أنظمة الغالق وسرعتها

إن الغالق هو المتحكم في طريقة الكاميرا في إلتقاط الصورة ويوجد نظامين وهما الـ Global shutter و Rolling shutter.

وسرعة الغالق هو المتحكم في المدة الزمنية التي تتعرض فيها الصورة إلى الضوء ويوجد هنالك نظامين لتحديد المدة الزمنيةوهما Shutter speed و Shutter angle.

في السابق كان تصميم الكاميرا يختلف تماما عن تصميمها في الوقت الحالي، حيث كانت كاميرات الفيلم القديمة تستخدمنظام الـ Global shutter و Shutter angle في عملية إلتقاط الصورة وتحديد المدة الزمنية لتعريضها للضوء،مايميز نظام الـ Global shutter إنه يقوم بقراءة الصورة مرة واحدة ويطبعها على الفيلم الخام مستعملا الـ Shutter angle وهو عبارة عن قرص دائري صلب ذو فتحة بدرجات مختلفة مثل ١٨٠ و٩٠ و ٤٥ و ٣٦٠ ... إلخ، عند دوران القرص في كل مره يتم التقاط الصورة من خلال الفتحة التي تم تحديد زمنها لتسجل على الفيلم مرة واحدة، وإن من مميزات هذا النظام المستخدم هو خلو الصورة من التموجات والتي تعتبر من أحد العيوب المتواجدة في نظام الـ Rolling shutter.

اليوم أغلب الكاميرات المتواجدة في السوق تستخدم نظام الـ Rolling shutter وطريقة إلتقاط الكاميرا للصورة عبر هذا النظام هي عن طريقة القراءة الخطية، حيث يتم تشغيل البكسلز المتواجدة على سطح المستشعر (Sensor ) مجموعة تلو الأخرى على شكل خطوط مستقيمة ليتم قراءة الصورة وتخزينها على الذاكرة، ويتم تحديد المدة الزمنية لهذه القراءة وسرعتها عن طريقالـ Shutter speed ، وما يعيب هذه الطريقة كما ذكرنا سابقا هو وجود بعض التموجات بالصورة خصوصا إذا كنت تقوم بتصوير مشهد سريع وكان الميتشعر بطيئ في قراءة الصورة، مما يجعل الكثير من صناع الأفلام الإبتعاد عن هذا النوع من الكاميرات.

قد كنت من هؤلاء الذين يبحثون دائما عن الكاميرات التي تعمل بنظام الـ Global shutter حتى اتفادى هذا العيب الذي ذكر سابقا،حتى عملت على كاميرات سينمائية احترافية بنظام الـ Rolling shutter ولم أجد أي نوع من التموجات في الصورة فعلمت إن اليوم هنالك بعض الكاميرات التي لديها سرعة عالية في قراءة الصورة مما يجعل ملاحظة هذا العيب مستحيلا.

كذلك قد تساءلت عن سبب عدم توجه كاميرات ذو نظام الـ Rolling shutter إلى العمل على تطوير طريقة قراءة الصورة من خطية إلى قراءة مرة واحدة، فوجدت إنه من أجل هذا الأمر لابد من المستشعر (Sensor ) أن يتوافر على سطحه مساحات للذاكرة التي من أجلها ستساعد في هذه العملية ولكن هذه الذاكرات تحتاج إلى مساحة وبالتالي يلزم الشركات إلى تقليل عدد الفوتوسايت والبكسلز والتي تعني التضحية بالبعد الديناميكي للكاميرا والأداء العالي في الضوء الخافت ولهذا فإن الأمر لم يتم السعي فيه أكثر.

في السابق اتفق صناع الأفلام أن أفضل مدة زمنية يتم فيها تعريض الصورة للضوء هو ١٨٠ درجة عن طريق الـ Shutter angle كما ذكرنا سابقا، وسبب اعتمادهم لهذه الدرجة إنهم قد وجدوا إن هذه الدرجة تقوم بإلتقاط صور إحساسها يشابه الطريقة التي ترى بها العين البشرية حركة الأشياء عن طريق وجود بعض من الضبابية أو ما يسمى بـ Motion blur.

اذا كيف نقوم باختيار درجة ١٨٠ اذا كنا نستخدم نظام الـ Shutter speed حيث إننا نتعامل بالأرقام العادية وليس الدرجات،بكل بساطة هنالك عملية حسابية جدا بسيطة وهي أن يتم مضاعفة عدد اللقطات المصورة في الثانية الواحدة والناتج سيكون هو سرعة الغالق الذي بدوره سيعطينا نفس الإحساس الذي يتم تصوير الـ١٨٠ درجة عليه، فإذا كنت تصور فلما سينمائيا بعدد ٢٥ لقطة في الثانية في ٥٠ هو سرعة الغالق التي يجب أن تصور بها.

مالفرق بين الـ shutter angle و Shutter speed في حقيقة الأمر اليوم لايوجد فرق سوى طريقة العمل حيث إن نظام Shutter speed تحتاج إلى ادخال سرعة الغالق يدويا في كل مرة يتم فيها تغيير عدد اللقطات المصورة في الثانية بينما في الـ Shutter angle تقوم الكاميرا بعمل العمليات الحسابية عند تغيرك لعدد اللقطات المصورة في الثانية فتوفر عليك الوقت والعناء، فكل ما عليك فعله هو فقط تغيير عدد اللقطات، اليوم يوجد كاميرات تتعامل بالنظامين لسرعة الغالق أو بنظام واحد وهو يعتمد أيهما تفضل شخصيا.

ماذا عن السرعات الأخرى؟

يوجد الكثير من السرعات المختلفة التي يستخدمها صانعوا الأفلام، كل سرعة ولها إحساسها المختلف الذي قد يميز فلمك أويعطي إحساسا وبعدا آخر، فعلى سبيل المثال السرعات العالية محبب استخدامها في المشاهد السريعة والقتالية أما السرعات البطيئة فتستخدم لتوحي للمشاهد كأنه يشاهد مشهد من الأحلام أو ذكريات سابقة، إن درجة ١٨٠ ماهي إلا قاعدة وضعت من قبل صناع الأفلام في السابق كعملية توجيهية لمن يريد أن يقوم بتصوير عمل ما يشابه النتيجة التي كانوا يعملون بها ولكنها ليست قانون، فهذه ماهي الا أدوات وأنت كصانع لك كامل الحرية في طريقة توظيفها،وكما أقول دائما التجربة خير برهان قبل أن تقرر ماذا تختار.

هنالك بعض الاختبارات المرفقة في الأسفل لكاميرات مختلفة للتعرف على أيها أسوء في عيب التموجات التي تظهر فيالصورة

هنالك اختبار اخر جدا جميل لمعرفة ما إذا كانت كاميرتك المستخدمة يوجد بها بعض التموجات عن طريقة تصوير مروحة هوائية ومن ثم مراجعة الصورة ومشاهدة شكل المروحة إذا كانت مستقيمة أو معوجة.

_______________________________

The shutter is what controls the camera's method of capturing the image, and there are two kinds of shutter systems, the Global shutter and the Rolling shutter.

The shutter speed is what determines the time in which the image receives exposure to light, and there are two systems for determining this; Shutter speed and Shutter angle.

Earlier, cameras were designed entirely different in comparison to how they are now. The old film cameras used the 'Global shutter system' and 'Shutter angle' for capturing the image and determining the time for exposure to light. What makes the global shutter system stand out is that it reads the image once and prints it on the raw film using the shutter angle. The Shutter Angle is a solid circular disk with a slot of various degrees such as 180, 90, 45, 360...etc. Each time the disk rotates, the image gets captured through the slot.

The speed of the shutter is determined the duration of the film being exposed to light. An advantage of the global shutter system is that the image is free of ripples, which is one of the defects of the Rolling shutter system.

Today, most of the cameras on the market use the Rolling shutter system. The way the camera captures the image using this system; it is through a linear reading method. Here, pixels located on the sensor surface are set in the form of straight lines to read and capture the image. The time duration and speed of this reading is determined through the Shutter speed. A drawback of this method, as mentioned earlier, is the presence of ripples in the image. Especially if there was a fast action happening and the camera was not fast enough to read out the image. Unfortunately the ripples push a majority of filmmakers away from this type of camera.

I've been among those filmmakers who are always looking for cameras that use the global shutter system. In order to avoid the distortion in the image, until I had worked on professional cinematic cameras with the Rolling shutter, I did not notice any ripples in the captured images. Today, some cameras have high-speed image reading ability, which makes noticing this distortion impossible.

I've always wondered why Rolling shutter cameras don't work to reading the image from linear to be read once same as the Global shutter. And I found that for this matter, the sensor must have spaces on its surface, for memory that will help. However, the memory still needs space and therefore obliges companies to reduce the number of photocytes and pixels, which means sacrificing the dynamic dimension of the camera and high performance in low light, so this matter has not been sought more.

In the past, filmmakers agreed that the best angle at which an image is exposed to light is 180 degrees through the Shutter angle, as mentioned earlier. And the reason for their dependence to this degree is because the 180 degree captures an image in the same way the human eye sees the movement of things with the use of motion blur.

How do we choose the 180 degrees if we are working on the Shutter speed system?Mainly when we deal with the Shutter speed it's a standard number and not the degrees. The process involved in its mathematics calculation which is to double the number of shots pictured per second (fps), and the result will be the shutter speed. In turn, this will give us the same sense as shooting using the 180 degrees rule. For example, if you are shooting a cinematic shot at 25 frames per second (fps), then, 50 it is the shutter speed at which you must shoot.

What is the difference between the shutter angle and Shutter speed? Today, there is no difference, but the Shutter Speed must be entered manually into the camera, each time the number of shots per second is changed (fps). However, the Shutter angle of the camera performs the calculations by itself and saves you a lot of time and trouble. All you have to do is change the number of shots. Today, some cameras deal with the two shutter speed systems or with one system, and it depends on which one you prefer personally

What about other speeds?

There is a variety of shutter speeds numbers that filmmakers are using when making their films. Each speed may determine a specific feeling and sense. For example, high speeds are likely to be used in fast scenes like combat or action scenes . As for slow speeds, they are used to depict dreams or memories. As I usually say experience is the best proof, as these tips are nothing but tools. You, as a filmmaker, have complete freedom of using them. I believe that you should rely on your experience and what feelings you want to capture to decide what to choose.

Below are some examples for different cameras to see which is worse when it comes to the defect of ripples appearing in the images.

You can test your camera in another way to see if the images have rippled through them. Try filming an air fan, then review the video and see the shape of the fan if it appears straight or twisted.